JP3958990B2 - 被処理液供給量調整方法及び凝集沈殿設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化するスラッジブランケット型の凝集沈殿装置に関し、特に被処理液に大きな量的変動があった場合でも凝集沈殿装置への負荷変動を小さくするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
凝集沈殿装置は、沈降分離方式の水処理装置の一種であり、工場廃水等の被処理液に含まれている懸濁物質等を適当な添加剤により凝集しフロック化し、被処理液から懸濁物質等を沈殿除去しようとするものである。
【０００３】
かかる凝集沈殿装置には、スラッジブランケット型と称されるものがある。スラッジブランケット型凝集沈殿装置は、沈殿槽内の中間部にスラッジブランケット層と称される懸濁・流動状態の汚泥層を形成し、沈殿槽内の上昇流に随伴される微細なフロックやその他の微細粒子をそのスラッジブランケット層にて捕捉して被処理液をより清澄化するものである。
【０００４】
この種の凝集沈殿装置では、スラッジブランケット層を安定化させ表面積負荷を一定の範囲内に維持することが、良好な水質の処理済み液を得るために重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量が大きく変動する環境では、凝集沈殿装置への負荷変動が大きくなり、沈殿槽内で形成されるスラッジブランケット層の層厚等が変動することがある。例えば、凝集沈殿装置への被処理液の流入量が減少し、或いは被処理液の流入が停止する場合、スラッジブランケット層の層厚が減少する。このような場合には、スラッジブランケット層における捕捉能力が減少し、処理済み液の水質が悪化してしまう。
【０００６】
そのため、従来においては、工場廃水等の被処理液を一時的に貯留するために凝集沈殿装置の上流側に設けられている原水槽（調整槽）を大型化し、凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量の変動が小さくなるよう図っている。
【０００７】
しかし、このような大型の原水槽を設けることは、処理施設のスペースを狭め、また設備コストを上昇させるものである。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、原水槽に対する被処理液に大きな量的変動があった場合でも、凝集沈殿装置への負荷変動が小さくなるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量を調整する方法において、被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、原水槽内の液位を検出し、前記液位に応じて原水槽から凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給量を段階的に調整することを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、原水槽に対する被処理液に大きな量的変動があっても、原水槽から凝集沈殿装置への被処理液の流量が段階的に調整されるので、凝集沈殿装置への負荷変動はその段階的調整の変動範囲内の小さなものとなり、安定運転が可能となる。
【００１１】
また、この段階的調整は、凝集沈殿装置への被処理液の流量の最大量の２０％以内の変動範囲内で行うことが望ましい。２０％を超える変動範囲とすると、凝集沈殿装置内のスラッジブランケット層の界面が大きく上下し、水質悪化の原因となるからである。
【００１２】
また、凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することが好ましい。
【００１３】
また、上記方法を実施するために適した本発明による凝集沈殿設備は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置と、被処理液を一時的に貯留するための原水槽と、原水槽内の液位を検出する液位計と、液位計の検出値に基づいて凝集沈殿装置への被処理液の流量を段階的に調整する制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
制御手段は、凝集沈殿装置への被処理液の流量の各段階的調整が当該流量の最大量の２０％以内の変動範囲内で行われよう流量調整手段を制御するようになっている。
【００１５】
また、被処理液に添加剤を添加する添加手段を備えている場合には、制御手段は、凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて添加手段を制御することが有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図を通して同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【００１７】
図１は、本発明による凝集沈殿設備の一実施形態を示している。この実施形態に係る凝集沈殿設備は、スラッジブランケット型の凝集沈殿装置１０を備えており、その上流側には、工場廃水等の被処理液を一時的に貯留する原水槽１２が配置されている。また、原水槽１２と凝集沈殿装置１０との間には、被処理液を凝集沈殿装置１０に送り込む前に被処理液の種類に応じた前処理を施すための前処理槽１４が設けられている。前処理槽１４としては、被処理液中の気泡を除去するための脱気槽や、被処理液のｐＨを調整するためのｐＨ調整槽、被処理液に無機凝集剤（ＰＡＣ）を添加し攪拌混合して一次凝集反応を行わせる反応槽等があり、凝集沈殿設備では一般にはこれらの複数種の前処理槽が並設されるが、図示実施形態では簡単のために前処理槽は反応槽１４のみとしている。
【００１８】
原水槽１２から反応槽１４への被処理液の輸送は、配管１６を介してポンプ１８により行われる。また、反応槽１４から凝集沈殿装置１０に被処理液を導入するための導入管２０は、凝集沈殿装置１０の液面よりも下方位置に配置されている。従って、被処理液を、その液面が導入管２０よりも高い位置となるよう反応槽１４内に導入することで、被処理液は反応槽１４から凝集沈殿装置１０に自然に流れていく。
【００１９】
図示実施形態における凝集沈殿装置１０は、被処理液中の凝集フロックや懸濁物質等を沈降分離する沈殿槽２２の内側に、被処理液中の懸濁物質等を予め凝集しフロック化するためのミキシングチャンバ２４を備える型式である。ミキシングチャンバ２４は、沈殿槽２２の中心部に配置された細長い円筒体である。ミキシングチャンバ２４の上部には、反応槽１４からの導入管２０が接続される流入口２６が形成されている。また、ミキシングチャンバ２４には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させフロックを形成する高分子凝集剤等の添加剤を注入するための注入ノズル２８が配置されている。なお、添加剤は凝集沈殿装置１０の外部に配置された添加剤槽２３に貯留されており、ポンプ（添加剤添加手段）２５を駆動することで、配管２７を経て注入ノズル２８に送ることができるようになっている。また、本実施形態では、導入管２０の最下流部にも注入ノズル２９が設けられ、当該注入ノズル２９に配管３１を経て添加剤が供給されるようになっている。
【００２０】
ミキシングチャンバ２４内には、被処理液と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ３０が内蔵されている。ミキサ３０の中心部にはセンタシャフト３２が垂直方向に延びており、その下部部分にはディストリビュータ３４が固定されている。センタシャフト３２は回転駆動され、センタシャフト３２と共に回転されるディストリビュータ３４は、ミキシングチャンバ２４内の被処理液を沈殿槽２２内に均等に分配供給することができるようになっている。
【００２１】
センタシャフト３２は、ディストリビュータ３４よりも下方に延長されており、その先端にはレーキ３６及びコーンスクレーパ３８が固定されている。レーキ３６は、被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部４０に汚泥を掻き寄せるためのものである。コーンスクレーパ３８は汚泥引抜き用凹部４０に配されている。この凹部４０は沈殿槽２２の基礎４２に形成された汚泥引抜管４４と接続されている。汚泥引抜管４４は汚泥引抜ポンプ４６に接続されている。
【００２２】
更に、沈殿槽２２の上部にはトラフ（集水樋）４８が設けられており、このトラフ４８の上縁を越えた沈殿槽２２内の被処理液の上澄液は処理済み液として、沈殿槽２２に設けられた流出口５０から槽外部に流出されるようになっている。従って、沈殿槽２２内の液面はトラフ４８の上縁によって一定の高さ位置に維持される。前述した導入管２０はこのトラフ４８の上縁よりも低い位置とされている。
【００２３】
このような凝集沈殿装置１０において、スラッジブランケット型運転は次のようにして行われる。まず、被処理液流通経路に沿って、すなわち原水槽１２から反応槽１４、そして導入管２０を経て、被処理液がミキシングチャンバ２４内に流入されると、注入ノズル２８，２９から添加剤が添加され、ミキサ３０によって撹拌されて、被処理液中の懸濁物質等が凝集して凝集フロックが形成される。そして、ミキシングチャンバ２４内の凝集フロックを含む被処理液は、ディストリビュータ３４から沈殿槽２２内に均等に分配供給される。これにより、沈殿槽２２内には均等な上昇流が発生する。被処理液の上昇流における粗大な凝集フロック等は重力により沈降分離して、沈殿槽２２の底部に汚泥層Ａを形成する。そして、沈殿槽２２の中間部には、凝集フロックや懸濁物質等からなる懸濁・流動状態のスラッジブランケット層Ｂが形成される。スラッジブランケット層Ｂは上昇流に含まれる微細なフロック等を捕捉するため、沈殿槽２２内の被処理液の上層Ｃは極めて清澄な上澄液となる。
【００２４】
一方、沈殿槽２２の底部ではレーキ３６によって汚泥層Ａが濃縮されると共に、槽中央部の汚泥引抜き用凹部４０に掻き寄せられるので、汚泥層Ａは濃縮された均質なものとなる。この濃縮汚泥層Ａからは、スラッジブランケット層Ｂの界面（スラッジブランケットと上層との間の界面）Ｉの高さ位置を検出する界面計（図示しない）の検出値に基づいて制御される汚泥引抜きポンプ４６によって汚泥が随時引き抜かれ、これによってスラッジブランケット層Ｂの界面高さが一定の範囲内に維持されるよう図られている。
【００２５】
沈殿槽２２内の上層Ｃの上澄液はトラフ４８を越え、清澄な処理済み液として沈殿槽２２の流出口５０から流出する。沈殿槽２２から流出した処理済み液は処理済み液流通経路を経て系外に排出される。具体的には、配管５２を経て、水質管理等の目的で一時的に処理済み液槽５４に貯留された後、ポンプ５６によって処理済み液槽５４から排出され、必要によって高度処理、例えば生物処理、砂濾過、活性炭吸着等が行われる。
【００２６】
また、本実施形態では、原水槽１２と反応槽１４との間の配管１６には流量調整弁６０が介設されており、原水槽１２には液位計６２が設けられている。この液位計６２からの検出値は制御装置（制御手段）６４に入力される。また、配管１６には流量計６６が設けられており、この流量計６６からの検出値も制御装置６４に入力される。制御装置６４は液位計６２及び流量計６６からの検出信号を受けると、その信号に基づいて流量調整弁６０を制御し、反応槽１４への被処理液の輸送量を調整するようになっている。
【００２７】
この輸送量の調整についてより詳細に述べる。原水槽１２は、最高液位Ｌ１と最低液位Ｌ５との間に被処理液があるように、被処理液（工場廃水等）の供給が制御される。本実施形態では、最高液位Ｌ１を第１液位と称し、最低液位Ｌ５を第５液位と称し、その間を４つの領域に区分し、それぞれの境界を上から第２液位Ｌ２、第３液位Ｌ３、第４液位Ｌ４とする。
【００２８】
制御装置６４は、原水槽１２内の被処理液の液面が第１液位Ｌ１と第２液位Ｌ２との間にあることを液位計６２からの信号により認識した場合、配管１６を流れる被処理液の流量が最大となるよう、流量調整弁６０を制御する。この際、制御装置６４は流量計６６からの信号を受け、フィードバック制御により所望の流量となるよう流量調整弁６０を制御する。このように流量制御するのは、被処理液の液面が第１液位Ｌ１と第２液位Ｌ２との間にある場合、原水槽１２内には十分な被処理液があるとみとめられ、よって最大流量で反応槽１４に、ひいては凝集沈殿装置１０に被処理液を供給すれば、凝集沈殿装置１０はその最大処理能力で運転することが可能となるからである。
【００２９】
また、何らかの原因により被処理液の原水槽１２への供給量が減り、原水槽１２内の被処理液の液面が第４液位Ｌ４と第５液位Ｌ５との間となった場合には、制御装置６４は流量調整弁６０の開度を小さくし、原水槽１２から反応槽１４への被処理液の輸送量を最小とする。この場合における反応槽１４への被処理液輸送量は、凝集沈殿装置１０の最小の処理能力（処理量）に対応したものとする。凝集沈殿装置１０の処理能力が最大と最小とで２：１の関係にある場合、液位が第１液位Ｌ１と第２液位Ｌ２との間にある場合の輸送量に対して、液位が第４液位Ｌ４と第５液位Ｌ４との間にある場合の輸送量は半分（５０％）となる。このように原水槽１２から反応槽１４への輸送量を減じることで、原水槽１２内の被処理液が第５液位（最低液位）Ｌ５を下回ることを抑制することができる。
【００３０】
ここで留意すべきことは、反応槽１４への被処理液の輸送量を１００％から一気に５０％に減じ、或いは５０％から１００％に一気に増加させた場合には、スラッジブランケット層Ｂの界面Ｉが急激に変動するため、処理済み液の水質を悪化させる原因となる。
【００３１】
このため、本実施形態では、原水槽１２内の被処理液の液面が第２液位Ｌ２と第３液位Ｌ３との間、そして第３液位Ｌ３と第４液位Ｌ４との間となった場合には、制御装置６４は液位計６２からの信号によりその状態を認識し、それぞれ、輸送量が１００％の場合の８０％、６０％となるように流量調整弁６０を制御する。このように、最大流量（１００％）に対して２０％以内で流量を段階的に調整している限りにおいては、スラッジブランケット層Ｂの界面Ｉが急激に変動することはなく、水質悪化を防止することができる。
【００３２】
このように、例えば原水槽１２への被処理液の供給量が急激に減少しても、原水槽１２から反応槽１４への被処理液の輸送量、ひいては凝集沈殿装置１０への被処理液の供給量は段階的に減少していくので、凝集沈殿装置１０に対する負荷変動範囲は小さなものとなり、被処理液の量的変動に起因するスラッジブランケット層Ｂの不安定化という問題が解消され、処理済み液の水質は常に安定したものとなる。
【００３３】
また、上述したように流量調整弁６０を制御することで凝集沈殿装置１０への被処理液の供給量が変動した場合には、被処理液の量に合わせて添加剤の注入量を調整することが好ましい。このために、ポンプ２５を可変型として、制御装置６４は流量調整弁６０を調整すると共に、ポンプ２５の吐出量を調整することが望ましい。
【００３４】
なお、上記実施形態において、原水槽１２内の被処理液の液面が第５液位Ｌ５に接近し、それを下回るおそれがある場合には、凝集沈殿装置１０から流出された処理済み液を原水槽１２に送り、原水槽１２の液位が第５液位Ｌ５以上に維持することが有効である。
【００３５】
より詳細には、凝集沈殿装置１０の流出口５０に接続されている配管５２に、制御装置６４により制御可能な流路切換弁６８を介設する。そして、この流路切換弁６８の一方の出口を処理済み液槽５４に接続し、他方の出口を原水槽１２に延びる返送用配管７０に接続するのである。なお、図示実施形態では原水槽１２は凝集沈殿装置１０よりも低い位置に設置されているため、ポンプ等がなくとも、処理済み液は配管５２から返送用配管７０を通って原水槽１２に流れていく。
【００３６】
かかる構成において、原水槽１２内の被処理液の液位が下がり、所定の第４液位Ｌ４を下回った場合には、制御装置６４はその状態を液位計６２からの信号により認識し、流路切換弁６８の出口を処理済み液槽５４側から返送用配管７０の側に切り換える。これによって、凝集沈殿装置１０から流出する処理済み液は被処理液の補充液として原水槽１２に送られ、原水槽１２内の被処理液は増加する。そして、原水槽１２内の被処理液の液面が前記第５液位Ｌ５よりも十分に高い液位、例えば第３液位Ｌ３に達したならば、制御装置６４は再び流路切換弁６８の出口を処理済み液槽５４の側に戻し、原水槽１２への処理済み液の返送を停止するのである。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、流量調整弁６０により原水槽１２から反応槽１４への被処理液の流量を調整することとしているが、流量調整手段としては可変型のポンプ１８を用いてもよい。すなわち、ポンプ１８の駆動を制御することによっても流量は調整可能である。
【００３９】
また、流量調整弁６０の精度が高い場合には、流量計６６を用いてのフィードバック制御は必ずしも必要はない。
【００４０】
更に、上記実施形態では基準となる液位を５つとしているが、その数は４以下、或いは６以上としてもよく、液位間の間隔も適宜設定可能である。また、基準液位を多数設けた場合には、段階的調整の変動範囲を最大量の１０％以内ずつとすることも可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、沈殿槽２２の内部に高分子凝集剤により凝集を行わせるミキシングチャンバ２４及びディストリビュータ３４を有する型式のものであるが、本発明は、高分子凝集剤による凝集槽が沈殿槽の外部に設けられ、ディストリビュータを有していない型式の凝集沈殿装置にも、それがスラッジブランケット型運転を行うものである限り、適用可能である。
【００４２】
更にまた、上記実施形態では、凝集沈殿装置１０と原水槽１２との間に前処理槽である反応槽１４が設けられているが、前処理槽がなく原水槽１２から凝集沈殿装置１０に直接、被処理液が供給される設備に対しても、本発明は適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による被処理液供給量調整方法及び凝集沈殿設備では、工場からの被処理液の排出量が大きく変動しても、凝集沈殿装置の沈殿槽内に形成されたスラッジブランケット層の層厚や層質、界面高さ等を安定に維持することが可能となる。従って、処理済み液の水質は常に安定したものとなり、各種工業製品の品質向上や環境保全にも大いに寄与することが可能となる。
【００４４】
また、本発明によれば、原水槽の被処理液が大きく減少した場合には凝集沈殿装置への被処理液の供給量を小さな範囲内で段階的に変動させるという手段を採るので、被処理液の量的変動を吸収するために原水槽を大型化したり別個に調整槽を設けたりする等の措置は不要となる。よって、処理施設の省スペース化に寄与し、また設備コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による凝集沈殿設備の一実施形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０…凝集沈殿装置、１２…原水槽、１４…反応槽（前処理槽）、１６…配管、１８…ポンプ、２０…導入管、２２…沈殿槽、２４…ミキシングチャンバ、３４…ディストリビュータ、５０…流出口、５２…配管、６０…流量調整弁、６２…液位計、６４…制御装置、６６…流量計、６８…流路切換弁、７０…返送用配管。

Claims (4)

1. 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に対する被処理液の供給量を調整する方法であって、
   被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、
   前記原水槽内の液位を検出し、
   前記液位に応じて前記原水槽から凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給量を、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量の最大量の２０％以内の変動範囲内で段階的に調整することを特徴とする被処理液供給量調整方法。
2. 前記凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することを特徴とする請求項１に記載の被処理液供給量調整方法。
3. 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿装置と、
   被処理液を一時的に貯留するための原水槽と、
   前記原水槽内の液位を検出する液位計と、
   前記液位計の検出値に基づいて前記凝集沈殿装置への被処理液の流量を段階的に調整する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量の各段階的調整が当該流量の最大量の２０％以内の変動範囲内で行われよう前記流量調整手段を制御するようになっていることを特徴とする凝集沈殿設備。
4. 前記被処理液に添加剤を添加する添加手段を備え、前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量に応じて、前記添加手段を制御するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の凝集沈殿設備。